تشكيل پوشش فوق‌سخت الماس‌گونه (DLC) به‌روش الكتروشيمايي بر روي فولاد ساده كربني و بررسي خواص مكانيكي و خوردگي

Synthesis and study of Mechanical and Corrosion Properties of Diamond Like Carbon (DLC) Films on Carbon Steel by Electrodeposition

در مقاله حاضر فرايند تشكيل پوشش فوق سخت الماس‌گونه (DLC) به روش الكتروشيميايي بر روي فولاد ساده كربني از محلول آبي اسيد استيك تشريح شد و مشخصات ساختاري و خواص مكانيكي پوشش تشكيل‌شده مورد بررسي قرار گرفت. فرايند رسوب‌نشاني پوشش در دماي محيط ، در ولتاژهاي پايين (v 20- تا 8-) و با استفاده از مواد دوستدار محيط زيست انجام گرفت. فرايند رشد پوشش با اندازه گيري جريان -زمان در حين پوشش دهي بررسي شد. محاسبات كمي و كيفي انواع هيبريداسيون C بوسيله طيف‌سنجي رامان صورت گرفت. سختي و چسبندگي پوشش‌هاي رسوب‌گذاري‌شده بوسيله آزمون‌هاي ميكرو دندانه‌گذار و ميكرو خراش انجام شد. تمام پوشش‌هاي توليد شده تحت شرايط ذكر‌شده مكانيسم شكست چقرمه نشان دادند. مقاومت به خوردگي فولاد پوشش‌دهي شده با DLC بوسيله طيف‌سنجي امپدانس الكتروشيمايي درون محلول كلرايد خنثي انجام شد. شرايط رسوب‌نشاني بهينه جهت تشكيل پوشش DLC با كيفيت بالا و ضخامت تقريبي nm 250 و با ميزان مطلوب سختي و چسبندگي، تعيين شد. پوشش تشكيل‌شده تحت اين شرايط بهينه محافظت خوردگي قابل توجهي از زيرلايه فولاد نشان داد.

In this paper, the electrodeposition of DLC films on carbon steel from aqueous acetic acid solutions is investigated. The process is performed at room temperature at relatively low cell voltages with entirely green chemicals. Electrodeposition has been followed by current transient measurements, yielding mechanistic information on the time-dependence of the growth process. Qualitative and quantitative evaluation of C hybridisation type has been performed by Raman spectroscopy. Microhardness and adhesion of the supported electrodeposited films have been measured by micro-indentation and scratch-testing. Notably, ductile failure was found in correspondence of a wide range of film growth conditions. The corrosion resistance of DLC-coated steel has been assessed by electrochemical impedance spectrometry in neutral chloride solution. Optimal electrodeposition conditions were identified for the formation of high-quality DLC films ca. 250 nm thick with a high content of diamond-coordinated carbon and an ideal combination of hardness and adhesion; films formed under these conditions also confer some degree of corrosion protection to the carbon steel substrate.